新型太陽能電池介紹

新型太陽能電池介紹
染料敏化太陽電池
染料感光太陽電池（Dye-sensitized solar cell，DSSC）是新被開發出來的一種嶄新的太陽電池。DSsC也被稱為Grätzel cell，因為是在1991年由Grätzel等人發表的構造和一般光伏特電池不同，其基板通常是玻璃，也可以是透明且可彎曲的聚合箔（polymer foil），玻璃上有一層透明導電的氧化物（transparent conducting oxide，TCO）通常是使用FTO（SnO2:F），然后長有一層約10微米厚的porous納米尺寸的 TiO2粒子（約10～20 nm）形成一nano-porous薄膜。然后涂上一層染料附著于TiO2的粒子上。通常染料是采用ruthenium polypyridyl complex。上層的電極除了也是使用玻璃和TCO外，也鍍上一層鉑當電解質反應的催化劑，二層電極間，則注入填滿含有iodide/triiodide電解質。雖然DSC電池的最高轉換效率約在12%左右（理論最高29﹪），但是制造過程簡單，所以一般認將大幅降低生產成本，也同時降低每度電的電費。
串疊型電池
串疊型電池（Tandem Cell）屬于一種運用新穎原件結構的電池，借由設計多層不同能隙的太陽能電池來達到吸收效率最佳化的結構設計。由理論計算可知，如果在結構中放入越多層數的電池，將可把電池效率逐步提升，甚至可達到50%的轉換效率。
光纖太陽能電池
光纖太陽能電池（Fiber-based solar cell 或者Fiber cell）由美國Wake Forest University納米與分子研究中心首先提出，并在美國《AppliedPhysics Letters》（doi:10.1063/1.3263947）和《Physical Review B》（DOI: 10.1103/PhysRevB.84.085206,2011）上報道了這種電池的最新成果。它利用特有的光纖結構，并結合有機吸收層，達到了超出平面電池的吸收效率，并已被證明能夠很好的應用到超光強的聚光型電站中。
透明電池
據美國物理學家組織網報道，美國能源部布魯克海文國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們研發出了一種可吸收光線并將其大面積轉化成為電能的新型透明薄膜。這種薄膜以半導體和富勒烯為原料，具有微蜂窩結構。相關研究發表在最新一期的《材料化學》雜志上，論文稱該技術可被用于開發透明的太陽能電池板，甚至還可以用這種材料制成可以發電的窗戶。　這種材料由摻雜碳富勒烯的半導體聚合物組成。在嚴格控制的條件下，該材料可通過自組裝方式由一個微米尺度的六邊形結構展開為一個數毫米大小布滿微蜂窩結構的平面。
負責該研究的美國布魯克海文國家實驗室多功能納米材料中心的物理化學家米爾恰·卡特萊特說，雖然這種蜂窩狀薄膜的制作采用了與傳統高分子材料（如聚苯乙烯）類似的工藝，但以半導體和富勒烯為原料，并使其能夠吸收光線產生電荷這還是第一次。
據介紹，該材料之所以還能在外觀上保持透明是因為聚合物鏈只與六邊形的邊緣緊密相連，而其余部分的結構則較為簡單，以連接點為中心向外越來越薄。這種結構具有連接作用，同時具有較強的吸收光線的能力，也有利于傳導電流，而其他部分相對較薄也更為透明，主要起透光的作用。
研究人員通過一種十分獨特的方式來編織這種蜂窩狀薄膜：首先在包含聚合物以及富勒烯在內的溶液中加入一層極薄的微米尺度的小水滴。這些水滴在接觸到聚合物溶液后就會自組裝成大型陣列，而當溶劑完全蒸發后，就會形成一塊大面積的六邊形蜂窩狀平面。此外，研究人員發現聚合物的形成與溶劑的蒸發速度緊密相關，這相應地又會決定最終材料的電荷傳輸速度。溶劑蒸發得越慢，聚合物的結構就越緊湊，電荷傳輸速度也就越快。
“這是一種成本低廉而效益顯著的制備方法，很有潛力從實驗室應用到大規模商業化生產之中。”卡特萊特說。
通過掃描探針式電子顯微鏡和熒光共焦掃描顯微鏡，研究人員證實了新材料蜂窩結構的均勻性，并對其不同部位（邊緣、中心、節點）的光學性質和電荷產生情況進行了測試。
卡特萊特表示：“我們的工作讓人們對蜂窩結構的光學特征有了更深的了解。下一步我們計劃將這種材料應用于透明且可卷曲的柔性太陽能電池以及其他設備的制造當中，以推動這種蜂窩薄膜盡快進入實用階段。”
金屬氧化物太陽能電池
美國斯坦福大學研究人員最新研究發現，加熱鐵銹之類金屬氧化物，可以提升特定太陽能電池的轉換效率和能量儲存效率。
斯坦福大學研究人員在不同溫度條件下測試三種金屬氧化物，分別是釩酸鉍、氧化鈦和氧化鐵，所獲結果超出預想：溫度升高時，電子通過這三種氧化物的速率加快，所產生的氫氣和氧氣量相應增加。而以陽光加熱金屬氧化物，所產生的氫氣可以增加一倍。
綜合利用熱量和陽光，以金屬氧化物為轉換材料，借助對水分子的分解，高效儲存太陽取之不盡的能量，可以按需供應能源。